De zon is de meest duurzame energiebron die op onze planeet beschikbaar is en zou kunnen worden gebruikt om fotochemische reacties aan te sturen. In het journaal Angewandte Chemie , wetenschappers presenteren een breed toepasbare, kosteneffectieve fotomicroreactor. Het is gebaseerd op lichtgevende zonneconcentratoren, welke oogst, overzetten, en fotonen beschikbaar maken voor chemische reacties. Dus, konden de onderzoekers verschillende stoffen synthetiseren, waaronder twee geneesmiddelen.

Daten, onderzoek naar het gebruik van zonlicht heeft zich gericht op zonne-elektriciteit, thermische zonne-energie, en zonnebrandstoffen, terwijl de door zonne-energie aangedreven synthese van chemicaliën nog in de kinderschoenen staat. Lichtenergie kan chemische reacties aandrijven; bijvoorbeeld, door een katalysator in een aangeslagen toestand te brengen en daardoor een reactie te versnellen of zelfs mogelijk te maken. Echter, de zon als lichtbron is in bepaalde opzichten nadelig omdat het grootste deel van de spectrale zonnestraling (de stralingsflux die een oppervlak per oppervlakte-eenheid ontvangt) binnen het relatief smalle zichtbare bereik valt. Bovendien, fluctuaties in de instraling worden veroorzaakt door verschijnselen zoals passerende wolken.

De wetenschappers van de Technische Universiteit Eindhoven (Nederland) en het Max-Planck Institute of Colloids and Interfaces (Potsdam, Duitsland) laten nu voor het eerst zien dat een diverse reeks fotonengestuurde transformaties efficiënt kan worden aangedreven door zonnestraling. Het geheim van succes is hun speciaal ontworpen, kosteneffectieve fotomicroreactor op basis van luminescent solar concentrators (LSC's).

De LSC's bestaan ​​uit lichtgeleidende platen gemaakt van polymethylmethacrylaat (PMMA) gedoteerd met speciale luminoforen die fotonen uit het zonnespectrum opvangen en deze vervolgens afgeven als fluorescentie met langere golflengte-eigenschappen voor gebruik door de luminofoor. Op deze manier, het zonlicht wordt geconcentreerd in een smal golflengtebereik, en daglicht- en weersafhankelijke fluctuaties van de spectrale verdeling worden verwaarloosbaar.

In de LSC-platen zijn minuscule kanaaltjes van oplosmiddelbestendig polymeer ingebed, die het reactiemengsel bevatten. Een lichtsensor die de lichtintensiteit bewaakt, is aangesloten op een geïntegreerde schakeling die autonoom de stroomsnelheid van het mengsel aanpast:hoe lager de lichtintensiteit, hoe langzamer het mengsel het kanaal passeert, waardoor de lichtdosis wordt verkregen die nodig is voor een adequate reactieopbrengst. Door dit te doen, schommelingen in de zonlichtinstraling worden gecompenseerd en de kwaliteit van het product blijft constant.

De keuze van de doteringsluminoforen hangt af van de golflengte die nodig is voor de excitatie van de katalysator. Het team onder leiding van Timothy Noël genereerde rood, groente, en blauwe LSC-reactoren voor reacties gekatalyseerd door de fotokatalysatoren methyleenblauw voor het rode apparaat, eosine Y en roos Bengalen voor het groen, en op ruthenium gebaseerde metaalcomplexen voor de blauwe reactor. "Met deze apparaten we zijn erin geslaagd het antiwormmedicijn ascaridol en een tussenproduct van het antimalariamedicijn artemisinine te synthetiseren, naast anderen, ", zegt Noël. "Een op zonne-energie gebaseerde productieaanpak is van groot belang voor producten met een hoge toegevoegde waarde, zoals fijnchemicaliën, verdovende middelen, en geuren. Het zou met name geschikt zijn voor beperkte resource-instellingen."